Évolution et développement des métazoaires

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Notre équipe cherche à reconstituer les grandes étapes de l'évolution des animaux grâce à l'analyse comparative des réseaux génétiques qui contrôlent la mise en place du plan d'organisation au cours du développement.
Notre modèle de prédilection est le ver segmenté marin Platynereis dumerilii, une espèce facile à élever au laboratoire et dont les embryons se prêtent particulièrement bien aux expérimentations de biologie moléculaire. C'est également une espèce modèle idéale pour l'imagerie du vivant.

Nos principaux axes de recherche :

  • Le dernier ancêtre commun des bilatériens (Urbilateria) était-il un animal segmenté ?
    Nous cherchons à comprendre les mécanismes de la formation des segments chez Platynereis. Certains gènes comme engrailed, wingless ou hedgehog jouent apparemment le même rôle chez l'annélide que chez les insectes. Nous approfondissons ces résultats en étudiant le rôle des voies de signalisation Wnt/β-caténine et Notch.

Fig. 1 : Reconstruction 3D du profil d'expression du gène engrailed (rouge)
chez une larve de 48h (noyaux en bleu).

  • Quelle était l'architecture du système nerveux chez Urbilateria et comment se formait-il ?
    Des similitudes frappantes existent au niveau génétique dans la formation des systèmes nerveux chez les vertébrés et Platynereis. En élucidant les mécanismes de la morphogenèse du système nerveux chez l'annélide, nous espérons pouvoir déterminer les caractéristiques ancestrales et par voie de conséquence, comprendre l'origine du système nerveux complexe et condensé des vertébrés.

Fig. 2: Reconstruction 3D de l'architecture neurale d'une larve de 3 jours de Platynereis.
Les neurites sont marqués avec un anticorps contre la  ∝- tubuline acetylée (jaune).
Les contours du corps sont créés par moyennage de plusieurs larves marquées
au niveau des noyaux (cyan).

  • Urbilateria avait-il un système vasculaire ?
    Platynereis possède comme la plupart des annélides un système vasculaire clos. Le sang est chargé d'hémoglobine dissoute et il est propulsé par des contractions locales des vaisseaux. Les similitudes avec le système sanguin des vertébrés amènent la question d'une origine commune. Nous étudions les gènes qui participent à la mise en place des vaisseaux de Platynereis.

Fig. 3 : Film du développement embryonnaire de Platynereis, vu depuis le pole postérieur (5-35 hrs après fécondation). Les noyaux des cellules en prolifération sont rouges, ceux des cellules quiescentes révélées par un marqueur de la phase G0/G1 sont jaunes et les membranes sont vertes. L'embryon a été injecté dans le quadrant D, marquant ainsi toutes les cellules dorsales (en bas) et révélant les mouvements d'épibolie de l'ectoderme vers la face ventrale (en haut).

Cette équipe est équipe-partenaire du Labex “Who am I?”

Mots - clé :
Evolution, embryogenèse, segmentation, annélide, Platynereis, système nerveux, système vasculaire, trochophore, téloblastes, Evo-Devo, imagerie de l'embryon.

Sélection de publications

Gazave E, Lemaitre Q, Balavoine G. (2017) The Notch pathway in the annelid Platynereis: Insights into chaetogenesis and neurogenesis processes. Open Biology, in press

Gazave E, Béhague J, Laplane L, Guillou A, Préau L, Demilly A, Balavoine G, Vervoort M. (2013) Posterior elongation in the annelid Platynereis dumerilii involves stem cells molecularly related to primordial germ cells. Dev Biol. 382:246-67.
Abstract

Hui JH, McDougall C, Monteiro AS, Holland PW, Arendt D, Balavoine G & Ferrier DE. (2012) Extensive chordate and annelid macrosynteny reveals ancestral homeobox gene organisation. Mol Biol Evol. 29:157–165.
Abstract

Janssen R, Le Gouar M, Pechmann M, Poulin F, Bolognesi R, Schwager EE, Hopfen C, Colbourne JK, Budd GE, Brown SJ, Prpic NM, Kosiol C, Vervoort M, Damen WG, Balavoine G & McGregor AP (2010) Conservation, loss, and redeployment of Wnt ligands in protostomes: implications for understanding the evolution of segment formation. BMC Evol Biol. 10, 374.
Abstract

Dray N, Tessmar-Raible K, Le Gouar M, Vibert L, Christodoulou F, Schipany K, Guillou A, Zantke J, Snyman H, Béhague J, Vervoort M, Arendt D & Balavoine G. (2010) Hedgehog signaling regulates segment formation in the annelid Platynereis. Science 329, 339-342.
Abstract

Dernière modification 25 Septembre 2017

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